[发明专利]可降解镁锌合金接骨板及其增材制造装置和方法

说明书

本发明涉及一种可降解镁锌合金接骨板及其增材制造装置和方法，接骨板包括由外向内依次相连的外圈层、次外圈层、第三圈层和板心部，外圈层为纯镁，次外圈层、第三圈层和板心部为镁锌合金且各层含锌量由外至内逐渐增加，板心部设有骨钉孔。增材制造装置基板设置于打印工作腔内部，第一粉筒与第一送粉器相连，第一送粉器与混粉器相连，第二粉筒与第二送粉器相连，第二送粉器与混粉器相连，混粉器安装有超声波发生器，混粉器与第三送粉器相连，送粉喷管第三送粉器连接并伸入打印工作腔，送粉喷管安装有微型超声振子，打印工作腔内部设有激光束。本发明能够实现调解接骨板降解速率，提高接骨板力学性能，制造简单且能够满足个性化定制。

技术领域

本发明属于医疗用接骨板制造的技术领域，特别是涉及一种可降解镁锌合金接骨板及其增材制造装置和方法。

背景技术

当前骨折患者使用的接骨板主要有医用不锈钢接骨板和钛合金接骨板。其中，不锈钢接骨板成本较低，但不锈钢中普遍含有的铬、镍等合金元素在体内腐蚀环境中会逐渐释放，从而对人体产生有害作用。钛合金接骨板成本较高，有害元素含量较低，但钛及钛合金的弹性模量与人骨差异较大，会产生明显的应力遮挡效应，导致骨折部位愈合较慢。此外，不锈钢接骨板和钛合金接骨板均无法在人体内自然降解，需要在骨折愈合之后通过第二次手术将接骨板取出，增加了患者的治疗成本和痛苦。

随着新材料技术的发展，镁合金在医学领域的应用越来越多。镁合金与钛合金、不锈钢相比具有诸多优点：(1)镁是人体必需的元素，没有生物毒性；(2)镁的弹性模量与人骨非常接近，应力屏蔽效应很弱，有利于骨折部位快速愈合；(3)镁可以在人体内自然降解，不需要进行第二次手术取出。

鉴于镁的诸多优良性能，已有一些研究人员对使用镁作为接骨板材料进行了研究。中国发明专利CN107496020A，使用纯镁制作了接骨板，但纯镁的强度较低不能满足接骨板使用要求，此专利中(CN107496020A)提出了使用加强筋等结构设计的方法来弥补纯镁本身材料强度不足的问题，但是使用加强筋之类的结构设计方法会导致接骨板几何形状复杂，加工难度大，同时使用加强筋的方法只能从整体上提供接骨板的承载能力并不能解决纯镁本身材料较软的问题，如果局部出现较大应力，仍然会导致纯镁接骨板失效。

中国发明专利CN104313439A通过使用热挤压和热处理的加工方式提高镁合金接骨板的力学性能。这种方法虽然从材料上提高了镁合金的强度，但工艺过程比前述的专利(CN107496020A)更加复杂，需要使用专用的模具进行加工，难以高效率的针对不同患者的骨头形状进行个性化定制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可降解镁锌合金接骨板及其增材制造装置和方法，调解接骨板降解速率，提高接骨板力学性能，制造简单且能够满足个性化定制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种可降解镁锌合金接骨板，包括由外向内依次相连的外圈层、次外圈层、第三圈层和板心部，所述外圈层为纯镁，所述次外圈层、第三圈层和板心部为镁锌合金且各层含锌量由外至内逐渐增加，所述板心部设有若干骨钉孔。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种可降解镁锌合金接骨板的增材制造装置，包括第一粉筒、第二粉筒、第一送粉器、第二送粉器、混粉器、第三送粉器、送粉喷管、激光束、打印工作腔和基板，所述基板设置于打印工作腔内部，所述第一粉筒与第一送粉器相连，所述第一送粉器与混粉器相连，所述第二粉筒与第二送粉器相连，所述第二送粉器与混粉器相连，所述混粉器上安装有超声波发生器，所述混粉器与第三送粉器相连，所述送粉喷管一端与第三送粉器连接、另一端伸入到打印工作腔内部，所述送粉喷管上安装有微型超声振子，所述打印工作腔内部对应送粉喷管的喷嘴设有激光束。

所述基板为镁合金基板。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种可降解镁锌合金接骨板的增材制造方法，使用了上述的可降解镁锌合金接骨板的增材制造装置，包括以下步骤：